[工学]1狭义相对论-09.ppt

用长度收缩效应说明之： 在相对于μ子静止的参照系（S?系）中看：实验室测得μ子 的飞行路程1.02×104 m，在S?系中测量应为 S?系中观察者认为：实验室飞过这一路程所用时间是 这正好是μ子的平均寿命。 由此可见，长度收缩和时间膨胀效应是互相关联的。 高能物理实验支持相对论理论！ §24.5 相对论性动量和能量 本节从几个守恒定律出发，根据相对论运动学中所得到的基本结论来导出质量、动量、能量这些重要的物理量在相对论中的表达式及它们之间的关系。 一、质速关系 牛顿定律与光速极限的矛盾 C 物体在恒力作用下的运动 经典力学中物体的质量与运动无关 （t 足够长） S? O? x? S O x 后分裂为相同的两块 A、B，它们分别沿+x? 和?x? 方向运动。 S 系中： (1) mA mB M 设粒子在 S? 系中静止， 下面由动量守恒、质量守恒导出 m 与 的关系： 质量守恒： (2) (3) mA0 = m0 称 静止质量（rest mass） mB = m 称相对论质量（relativistic mass） (4) 动量守恒： 则有： 令 uB = u， (1)、(2)、(3)消去 得： 意义：静止质量为m0的粒子以速度 运动时，其质量为m. S 系中： 质速关系推导 考察A、B两个全同粒子正碰后结合成为一个复合粒子的例子，导出 关系。 B A S系 碰前 X S系：碰前B粒子静止，A粒子以速度 沿X轴正向运动. 碰后结合成为一个复合粒子M ,速度为V. V M 碰后 此过程 总质量守恒 总动量守恒 想法：确定V， 可得m与m0关系 在 系中观察： V M 碰后 B A 系 碰前 X 经比较发现 由于 系相对于S系 以速度 沿X轴正向运动 按经典力学观点，上述碰撞过程在S系中观察有 即(5)式中正号舍去，保留负号。 把上式代入 ：物体相对于惯性系静止时 的质量 。 意义：静止质量为m0的粒子以 速度 运动时，其质量为m. 讨论 （1） 相对于不同的惯性系， 不同。 当 时 （2 ） C 相对论质量 （3）当 当 二、相对论动量 当 时 三、　狭义相对论力学的基本方程 当 时 * 第 24 章 爱因斯坦: Einstein 现代时空的创始人 二十世纪的哥白尼 对于任何惯性参照系 , 牛顿力学的规律都具有 相同的形式 . 这就是经典力学的相对性原理 . 相对于不同的参考系 , 经典力学定律的形式是 完全一样的吗 ？ 牛顿力学的回答: §24.1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 一、力学相对性原理 坐标变换公式 1）空间的量度是绝对的，与参考系无关； 2）时间的量度也是绝对的，与参考系无关 . * 当 时，惯性系 的原点 重合。 相对于S系以速度 沿 轴正向运动。 二、 伽利略变换式 三、 经典力学的绝对时空观 加速度变换公式 伽利略速度变换公式 在两相互作匀速直线运动的惯性系中，牛顿运动定律具有相同的形式. 伽利略坐标变换公式 质量是不变量 注 意 牛顿力学的相对性原理，在宏观、低速的范围内，是与实验结果相一致的 . 对于不同的惯性系，电磁现象基本规律的形式是一样的吗 ？ 真空中的光速 是在何惯性系中测得的？ 是伽利略变换正确而电磁现象的基本规律不符合相对性原理呢？还是电磁现象的基本规律符合相对性原理而伽利略变换应该修正呢？ §24.2 迈克尔孙-莫雷实验 G M1 M2 T G M1 G M2 M1 G T 设“以太”参考系为S系，实验室为 系 （从 系看） G M2 G G M2 G 未观察到预期的条纹移动！ 爱因斯坦的哲学观念：自然界应当是和谐而简单的. 理论特色：出于简单而归于深奥. Albert Einstein ( 1879 – 1955 ) 20世纪最伟大的物理学家, 于1905年和1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论, 他于1905年提出了光量子假设, 为此他于1921年获得诺贝尔物理学奖, 他还在量子理论方面具有很多的重要的贡献 . §24.3 狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换式 一　狭义相对论的基本